现在锂电池这么普及,为什么汽车上笨重的电瓶不换成锂电池呢?

与铅酸蓄电池相比,锂电池的能量密度高、寿命长、体积小、重量轻等优点,被人们寄予替代铅酸电池的厚望。三年前,有业内专家预测,在汽车领域,锂电池在2015年可以替代大约20%的铅酸电池,五年内可以实现大约替代30%的铅酸电池。然而时值今日,锂电池实际替代铅酸电池不到10%,而未来两年内要实现目标看来是非常的艰难。据最近行业协会领导预测的数据显示:今年锂电车的销量约300万辆,而整个电动车产销量约3200万辆。

究其原因主要有以下几点:

【锂电池性价比优势并不突出】

据众多经销商反映:采用国产锂电池的车型,返修率居高不下。国内实力雄厚的锂电池企业与一般的中小锂电池企业(pack)工厂制造出来的锂电池其返修率竟然低到5%,高到13%左右的差距,价格十分的悬殊:以锰系材料的48V12Ah约500元/组左右,镍钴锰三元材料的锂电池48V12Ah约650元/组左右。但是pack锂电池48V12Ah只有约320元/组左右。但是这种pack锂电池使用不到一年,电池容量大大衰减,已经无法再使用。而锰系材料和三元材料的锂电池与铅酸相比,除了体积小与重量轻之外,其余并没有多大的优势,其使用达到2年以上,电池的衰减程度已经无法满足行驶长距离的要求。

【返修时间过长严重制约了消费者的使用】一旦出现锂电池的故障进行返修,时间长则一个星期左右,甚至有的更长,让消费者等待得不耐烦,失去了使用的信心。其原因是,经销商无法维修或更换锂电池内部出现问题的电芯,一定要通过快递运送到制造企业,通过专业设备来进行电池的维修。这是制约锂电池大规模替代铅酸电池的关键之一。

【锂电池过于“娇贵”,无法像铅酸电池那样经得起折腾】锂电车在使用过程中,经不起摔扔撞击,一旦锂电池遭到刺穿,或者剧烈撞击把锂电池摔坏,锂电池就有可能会产生燃烧与爆炸;锂电池对充电器的要求很高,不能像铅酸电池那样随便,一旦电流过大,击穿锂电池内的保护板就有可能产生导致燃烧甚至爆炸。

由于锂电池产品质量良莠不齐,大量的低端锂电池冲击着市场,使得经销商对锂电车企业的选择格外的小心谨慎,弄不好哪家制造企业一年半载之后就关门跑路,采购进来的锂电车就要让经销商全部兜着处理了。

(文/图 优信)




请先看图:




这是本人比亚迪秦的油耗实拍图。

本人汽车小白,但还是知道秦的电池分高压电池和低压电池,都是磷酸锂铁电池,不踩刹车按一下一键启动的时候,高压电池实际上还没有参与供电,只由低压电池供电,第二次按一键启动或者踩住刹车按一键启动的时候,高压电池才参与工作。

新车买回来时,满电最大续航跑过80公里,基本上都是在70公里左右,这与驾驶习惯有关。目前车已开一年半,最多也就跑过一次69公里,基本在60公里左右。还有就是冬天的时候开空调特别费电,空调开20度也就跑个40公里,夏天开空调影响很小,个人感觉一个地板油费的电都比开空调半个小时要多。

据说是低压锂电池电量不足的时候,高压电池会自动放电给低压电池充电,无论车辆是否启动。




安全性:锂电池怕高温,低温,怕碰展撞,传统燃油车发动机舱温度是非常高的,何况现在流行涡轮增压,涡轮增压是利用发动机尾气驱动,温度一般在四五百度,跑高速两小时后立马打开发动机舱会发现涡轮增压泵是被烧红色的,类似打铁匠回炉一样,想象的到离涡轮增压很近的启动电池多高温度了,一般锂电池最高70度就要保护了,而且是松下三星的才能做到,国产就呵呵了,所以一碰撞挤压就是两种结果,爆炸或者起火,人可能就直接火化吧。成本性:锂电池低温下放电不行,效率太多,起码要增大五百以上的电池组,一般小型车起码40安时电瓶,而比较好的松下三星18650等能做2900豪安,算并联14节左右才能达到这个容量,如要提升电压到启动电池那么高,起码再串联4节,14*4=56节,一节高容量好电池将近20块,电芯成本直接过千了。而且一般汽车启动时候的电流是100安时以上放电的,所以电池都是起码5C放电才行,铅酸电池可以轻松做到,锂电池会直接影响成本和寿命,一般锂电池充放1500次算好的了,快充和大电流放电及低压放电都影响寿命,折算下来就只能500到800次了,想象一下你一天出去一次,来回启动两次基本的吧,一年不到就废了,虽然好像有点夸张,哈!特斯拉是没有燃油发动机的,类似我们的两轮电瓶车,一通电就跑,没有发动机的高温环境,所以特斯拉的行李箱都是在车头,电池组大批量的,什么电力需求都能满足。




铅酸电瓶虽然笨重,但是他性能非常好,在电路接通瞬间会产生很大的电流,汽车电瓶来给汽车点火,需要的是爆发力而不是持续电流。就算是在亏电的情况下也能产生足够的电流给汽车点火。而锂电池电曲线比较平滑,没有爆发力。不适合作为启动电池。两轮电动车就可以感受到铅酸电池比锂电起步有劲!




锂电池在车上已经用了一年多,开始两个月不知道锂电的特性,断过两次电,后来用隔热棉包了两层,厚度40毫米,至今完好。锂电耐高温不行,超过60度就会断电,夏天引擎盖内的温度在70-80度左右,锂电承受不了,必须隔热才可以安全使用,市场或网购的锂电必须改造。目前使用来看,锂电的优点很多,电压13.7V,总量3公斤,充电快,寿命长,车上音响的声音也比普通电池好,太多了,不说了。




我只能说小便你的见识太短浅了。比亚迪的新能源汽车秦、唐目前都已经用上了自家产的磷酸铁锂电池作为启动电池,其寿命与整车一致,终身无需更换。比亚迪的这种铁电池启动电池的售价大约四千一个,是普通铅酸电池的十倍。你说别的厂家舍不舍得给你用呢?




锂电池虽然优点很多,但是取代汽车电瓶还需要时日。虽然部分车型已经应用磷酸铁锂电池作为启动电池,但并不是无条件应用的。采用磷酸铁锂电池为启动电池的车型,需要有一组后备电池。例如混动汽车上带有大容量动力电池,如果启动电池容量不足那么动力电池可以自动补充电能。

锂电池与铅酸电池区别

锂电池特点:

  • 单体电池电压高,单体电压3.2-3.7V。
  • 能量密度高,可以达到150wh/kg或者更高。
  • 充放电电流大。
  • 体积小,可以达到400wh/L。
  • 循环寿命长,可以达到1000次
  • 自放电率低。
  • 生产制造过程中产生的污染低。
  • 有一定的安全隐患。
  • 充放电电流大。
  • 娇贵,充放电需要保护板。
  • 环境温度对内阻影响较大。

铅酸电池特点:

  • 单体电压低,2V左右。
  • 能量密度低,40wh/kg左右。
  • 体积大,130-200wh/L
  • 循环寿命短,一般在500次左右。
  • 自放电率高。
  • 生产制造过程对环境污染严重。
  • 成本低原料容易获取 ,制造容易。
  • 稳定性好,可耐受温度广。
  • 不娇贵,充放电要求不高。
  • 环境温度对内阻影响相对小一些。

如果看参数,那么锂电池绝对是可以代替铅酸电池的

例如电动自行车、电动摩托车、代步车、电动轿车等车辆最初都采用铅酸电池,后来逐步更换为锂电池。锂电池表现要比铅酸电池好要好很多 ,同样体积的电池锂电池容量更大,续航里程也更大,重量也小很多、这些优点就是取代铅酸电池的原因。


但是汽车上用的铅酸电池与助力车、电动车用的电池是不一样的。同样是铅酸电池,汽车用的铅酸电池叫做“启动电瓶”、电动轿车/助力车用的电瓶叫“牵引电池”。两者之间的差别很大,启动电瓶特点是瞬间放电电流大,短路电流达到数百安。但是不适合长时间放电、深放电。而电动车电池特点是可以长时间放电,但是瞬间放电电流小,因此两者不能通用。

锂电池可以代替牵引电池那么什么不能代替启动电池呢?

这是因为两者电池应用工况不一样导致的。大多数启动电池放在发动机机舱内,因此电瓶要承受一定程度的高温。


其次汽车还要适应低温,冬季冷启动时阻力大,需要较大的启动电流,能否顺利启动就取决于电瓶冷启动电流大小。开篇已经列举了两种电池的优缺点,可以看到锂电池可以大电流放电,启动汽车是绝对没有压力的。生活中用小小的充电宝(带启动功能)就可以顺利启动汽车,可以看到放电电流之大!

但是用在汽车上还要考虑耐受温度的问题,机舱内温度非常高、而三元锂电池不耐高温,受热后电池容易鼓包、胀气。受热后内部电解液剧烈气化后会导致电池外壳破裂,内部短路产生更大的热量,一旦负极材料暴露在空气中很快就会自燃。因此三元锂电池并不适合用来替代汽车电瓶,主要考虑的就是自燃带来的危险。


磷酸铁锂电池可以耐受高温,可以放在机舱内代替启动电瓶。但是磷酸铁锂电池不耐低温,这点不如三元锂电池,三元锂电池能耐受低温。北方冬季温度特别低,铁锂电池温度降低后内阻增加、放电电流减小、放电容量减小。我们看一下低温对铁锂电池容量的影响:

可以看到温度对容量影响还是挺大的。冬季低温环境里车子露天存放,电池温度也会下降到与环境温度
一致。某些手机冬季不能放在外衣兜里就是一个例子,低温会导致手机迅速掉电、关机,只有温度恢复正常容量才会回升。低温影响能量的同时,电池内阻也会增加。容量降低、内阻降低,那么最大放电电流也会相对减少N倍。

北方地区冬季温度很低,锂电池容量下降明显,启动电流也会下降只能通过加大容量来弥补这个缺陷。但是容量加大以后成本增加,售价过高又难以推广。

锂电池充放电需要保护板,汽车发电机输出电压电压在13/14.5V之间。充电电压/电流都不是恒定的,锂电池比较娇贵必须严格控制充电电压。电压过高容易鼓包、胀气,电压过低充电效率低,所以锂电池一般都采用先恒流后恒压的办法来充电。车用锂电池必须要配充放电保护板,用来控制充电与放电。电池多了保护板以后就多了一个故障点,一旦保护板坏掉那么电池也就不能用了,因为电瓶抛锚实在是不划算。


对比之下就会发现铅酸电瓶更适合用在汽车上,首先就是价格便宜,其次就是稳定性与环境适应能力强。即使在北方的冬季露天存放的汽车,早上也可以顺利启动。虽然低温也会导致电瓶容量下降但是只要电瓶容量衰减不太严重,是不会影响到车辆启动的。每块铅酸电瓶上都会有一个CCA数值,其实这就是冷启动电流。

CCA电流的含义:在环境温度降到-18℃时候,该电瓶的最大输出电流值。例如上面的电瓶在-18℃仍然可以提供610A的启动电流,即使衰减一半还剩300A。汽车用的电瓶只是用来启动发动机,瞬间提供超大电流即可。启动后整车供电由发电机提供,因此大容量长续航的锂电对于汽车来讲毫无意义。

铅酸电池稳定性高,放在机舱内也没有关系,不会因为高温而自燃、即使受外力损坏也不会自燃,安全系数非常高。同时也不需要精密的充放电控制电路,恒压充电即可。铅酸电池虽然技术落后但是稳定性非常好,锂电池虽然技术先进但是稳定性与适应能力要比铅酸差一些。对于传统的燃油车来讲,稳定压倒一切。采用锂电不会带来任何实质性的优势,反而会带来不稳定因素,虽然通过技术手段可以规避一些问题但是成本又会增加,得不偿失。




铅蓄电池和锂离子电池是生活中最常用的两种电池,两种电池各具有优缺点,而两者的优缺点又似乎是互补的,铅蓄电池一般用在体型较大的设备上,比如电动车、大型移动照明灯,这主要是因为铅蓄电池能量密度较低。能量密度的概念就是单位体积或者质量所包含的能量,能量密度低就意味着想要储存更多的能量就需要更大的质量或更大的体积,这也是为什么我们所使用的铅蓄电池又大又重的原因了。

对于一些大型设备来说,由于对体型和质量的要求不高,因此可以通过增加铅蓄电池的数量来增加续航。而一些小型精密的仪器就常用锂离子电池,锂离子的电池能量密度更大,相同体积和质量下,能够储存更多的电量,比如我们常用的手机、电脑使用的都是锂离子电池。锂离子最关键部件就是正极材料,目前的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。

锂离子电池相比于铅蓄电池的确具有很多优势,但同样的也会有一些问题,一个就是我们最关心的价格问题了,针对目前的市场,在同样电池容量的的情况下,锂离子电池的价格大概是铅蓄电池价格的2.5倍,所以价格在一定程度上约束了锂离子电池的市场,另一方面是锂离子电池比较“娇贵”,在大电流情况下,对锂离子的寿命影响很,而铅蓄电池更能够承受大电流的作用。

汽车在启动的过程中需要使用电子打火,在开启的瞬间,会产生强大的电流,如果这种情况下使用锂离子电池,那么锂离子的寿命将会大打折扣。另一方面,温度对锂离子电池的影响也比较大,比如在生活中,可能应该就有人经历过温度太低手机无法开机的尴尬,这也是为什么普通燃油汽车用的蓄电池是铅蓄电池的原因,如果使用锂离子电池不但价格贵,而且很难产生大电流,效果反而不好。

普通的燃油汽车蓄电池最主要的作用就是打火和照明,使用铅蓄电池更能满足这类需求,对于新能源汽车那就另说了,新能源汽车使用的基本都是锂电池,其中动力部分的成本就占了整个汽车的近一半,动力部分基本就包括电池和电机。目前新能源汽车发展的速度也很快,一方面是电池技术的不断突破,另一方面是新能源汽车的系统布局与规划更加完善,今后新能源汽车肯定也会越来越多。在未来铅蓄电池的使用量肯定也会越来越少,一方面是这种电池不太环保,另一方面随着电池制造水平的发展,锂电池的价格也会逐渐下降,那个时候铅蓄电池的价格优势可能就不会有这么大了。




如果厂家愿意把铅酸电瓶换成锂电池,那为什么厂家不直接生产电动汽车呢?

之所以会这么说,是因为锂电池的成本是很高的,也是目前制约电动车发展的关键因素之一。

电动车无论从动力、环保、舒适度来说都强于汽油车,但是电动车的普及为什么这么缓慢,除了充电桩、电网、制造技术方面的影响,电池成本高居不下也是不能忽略的。




锂电池有很多种:常见的是18650锂电池、锂离子锂聚合物、电池(手机),磷酸铁锂(比亚迪)三元锂电池,总得来说,目前锂电池的成本与安全性的原因导致普通汽车的电瓶不采用锂电,简单的说:

  1. 安全原因:某些18650、锂离子、聚合物电池在高温、短路等过程中会导致起火燃烧,!稳定性还有待提高。不过磷酸铁锂电池稳定性不错!所以比亚迪在他的插电混动车里面广泛使用!
  2. 成本,采用锂电池,其成本会增大,一般来说,铅酸电池采购成本仅需要200左右,而相同容量的锂电池成本需要700-800左右。。
  3. 低温环境下,零下20度以下,锂电池的放电曲线严重下降!

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页面更新:2024-03-15

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